Säteilyturvakeskuksen tutkimushankkeet

Transkriptio

1 STU K-A FI Heinäkuu Säteilyturvakeskuksen tutkimushankkeet S. Salomaa, E. Eloranta, H. Heimburger, K. Jokela, H. Järvinen STUK SÄTEILYTURVAKESKUS STRALSAKERHETSCENTRALEN RADIATION AND NUCLEAR SAFETY AUTHORITY

2 STUKin raporttisarjoissa esitetyt johtopäätökset ovat tekijöiden johtopäätöksiä, eivätkä ne välttämättä edusta Säteilyturvakeskuksen virallista kantaa. ISBN ISSN Oy Edita Ab, Helsinki 1998 Myynti: STUK Säteilyturvakeskus PL HELSINKI Puh. (09)

3 SALOMAA, S., ELORANTA E., HEIMBURGER H, JOKELA K, JÄRVINEN H, toim. Säteilyturvakeskuksen tutkimushankkeet Helsinki 1998, 137 s. ISBN ISSN ALKUSANAT Säteilyturvakeskuksen (STUK) tehtävänä on säteilyn vahingollisten vaikutusten estäminen ja rajoittaminen. Tutkimus tuottaa säteilyn käyttöön, esiintymiseen ja vaikutuksiin liittyvää uutta tietoa ja tukee viranomaisvalvontaa. Tutkimushankkeet on yhteenveto Säteilyturvakeskuksen omasta tutkimustoiminnasta ja ydinturvallisuusvalvontaa tukevista tilaustutkimuksista. Tutkimushankkeet ja niistä kertyvät julkaisut ovat nähtävissä myös Säteilyturvakeskuksen www-sivuilla ( Ydinenergian käytön ja ydinjätehuollon turvallisuutta koskevat hankkeet ovat pääosin viranomaistarpeista lähteviä tilaustutkimuksia, joita Säteilyturvakeskus ohjaa ja rahoittaa. Tutkimuksen suorittajina toimivat tällöin keskuksen ulkopuoliset tutkimusorganisaatiot, ja Säteilyturvakeskuksen asiantuntijat ohjaavat tutkimuksia ja joissakin hankkeissa osallistuvat itse tutkimusten tekoon. Turvallisuustutkimuksen tavoitteena on päätöksenteon perusteeksi tarvittavan tiedon tuottaminen, valvontamenetelmien kehittäminen ja tieteen ja tekniikan kehittymisen huomioon ottaminen ydinenergian käytön turvallisuuden varmistamisessa. Säteilyturvakeskuksen oma tutkimustoiminta keskittyy säteilysuojeluun ja säteilyn terveyshaittoihin. Vuosina tutkimuksen painopisteinä ovat Suomen kansallista ympäristöterveysohjelmaa tukevat hankkeet, säteilyn terveysriskit, ydinonnettomuusvalmius ja lähialueyhteistyö. EU:n säteilysuojelua ja lääketieteellistä säteilyaltistusta koskevat direktiivit suuntaavat osaltaan Säteilyturvakeskuksessa tehtävää tutkimusta. Säteilyturvakeskuksen tutkimustoiminta on entistä kansainvälisempää. STUK on mukana yli kahdessakymmenessä EU:n rahoittamassa tutkimushankkeessa. EUmaiden ja Pohjoismaiden lisäksi tärkeimmät yhteistyökumppanit löytyvät Venäjältä, Virosta ja Yhdysvalloista.

4 SALOMAA, S., ELORANTA E., HEIMBURGER H., JOKELA K, JÄRVINEN H(eds.). STUK research projects Helsinki 1998, 137 p. ISBN ISSN FOREWORD The primary goal of STUK, the Finnish Radiation and Nuclear Safety Authority, is to prevent and limit the harmful effects of radiation. The research conducted by STUK yields new information related to the use, occurrence and effects of radiation and promotes the supervision of nuclear safety. Säteilyturvakeskuksen tutkimushankkeet (STUK research projects ) summarizes STUK's own research projects and commissioned research designed to promote the supervision of nuclear safety. Information on the research projects and related publications is also available on STUK's WWW pages at The work done on the safe use of nuclear power and nuclear waste management mainly comprises commissioned research projects which derive from the needs of authorities, and are funded and directed by STUK. This research is conducted by organizations outside STUK, but supervised by STUK experts. In some cases, STUK personnel are also involved. The goal of this research work is to produce the information needed for decision-making, to develop supervisory methods and to ensure that recent developments in science and technology are taken into account in action to promote safe use of nuclear power. STUK's own research focuses on radiation protection and the health effects of radiation. During , the main emphasis will be on projects supporting the Finnish national environmental health action plan, the health risks of radiation, emergency preparedness and cooperation with neighbouring CEE areas. EU directives on radiation protection and medical exposure to radiation also influence the course taken by research carried out at STUK. STUK's research activities are now more international than ever; the institute is involved in more than 20 research projects funded by EU. Apart from the EU and the Nordic countries, STUK's main partners are to be found in Russia, Estonia and the USA.

5 SISÄLLYSLUETTELO sivu ALKUSANAT 3 FOREWORD 4 SISÄLLYSLUETTELO 5 1 YDINTURVALLISUUS Ydinvoimalaitosten valvonnan kehittäminen 11 Turvallisuuskulttuurin ilmentymät j a niiden mittaaminen 11 Suomessa käytettävien ydinvoimalaitosten käyttötapahtumien tutkintamenetelmien riippumaton arviointi Ydinvoimalaitosten rakenteellinen turvallisuus Reaktoripaineastian ja muiden teräsrakenteiden turvallisuus 13 NESCl (Network for evaluating steel components) -yhteistyö 13 BIMET, eri metalliliitosten käyttäytyminen 14 Murtumismekaanisten ominaisuuksien määrittäminen korrelaatioiden avulla Betoniteknilliset tutkimukset 16 Kuituoptisten mittausmenetelmien rakennetekniset sovellutukset vuonna Siltojen ja ydinvoimalarakenteiden rakentamiseen, tarkastamiseen ja korjaamiseen liittyvät betoniteknilliset tutkimukset vuonna Tarkastusmenetelmät 19 NDT-järjestelmien pätevöityksen kehittäminen 19 NDT-tarkastajien toimintatavat diagnostisessa kunnonarvioinnissa Paloturvallisuus 22 PALOTU-projekti Ydinvoimalaitosten käyttöturvallisuus Luotettavuustekniikka ja inhimilliset tekijät 23 Menetelmä ihmisen väärien toimenpiteiden (commission errors) tunnistamista, mallintamista ja todennäköisyysarviointia varten 23 Asiantuntija-arvioiden käyttö kunnossapitovirheiden todennäköisyyden arviointiin 24 Ulkoisten tapahtumien vaikutus ihmisen toiminnan luotettavuuteen 25 Asiantuntija-arvioiden käyttö Loviisan reaktorirakennuksen raskaiden nostojen luotettavuuden arvioinnissa 26

6 Reaktorianalyysit 27 HEXTRAN-PLIM-ohjelman täydentäminen PLIM-ratkaisumenetelmään perustuvalla primaaripiirin mallilla 27 TRAB 3D -ohjelman todentaminen 28 Kriittisyysturvallisuuden laskentavalmiuksien kehittäminen 28 TVO:n laitosten tehonkorotukseen liittyvät varmistusanalyysit TRAB-PLIM-ohjelmalla. 29 Polttoaineen palaman vaikutus turvallisuuteen 30 Polttoaineanalyysivalmiuksien kehittäminen Vakavat reaktorionnettomuudet 31 Orgaanisen jodin tuotto vakavan onnettomuuden aikana (EU)' Primaaripiirin vesikemia 32 Oksidifilmit korkealämpötilaisessa vedessä (korkealämpötilavesikemia) Automaatiotekniikka 33 Ohjelmoitavat automaatiojärjestelmät turvallisuustoiminnoissa 33 Automaatiojärjestelmien suunnittelutyökalut 34 Ohjelmoitavan järjestelmän muutossuunnittelurutiinien arviointi 35 Asiantuntija-arvio ohjelmoitavan järjestelmän luotettavuudesta Reaktorin valvonta 36 Virtauslaskennan käyttö Loviisan voimalaitoksen polttoaineen kiehumismarginaalin selvittämiseen Ydinvoimalaitosten ympäristövaikutukset 37 Ydinvoimalaitospaikkojen meteorologisten tietojen seurantajärjestelmä 37 Todennäköisyyspohjaisten turvallisuusanalyysien tason 2 tulosten merkitys ympäristön kannalta 38 Ydinvoimalaitosten normaalikäytön annoslaskentamalli 39 Ydinvoimalaitoksilla esiintyvien kuumien hiukkasten tutkimukset 39 Ydinvoimalaitosnuklidit puhdistamojen lietteissä 40 Ydinpolttoainehiukkasten ominaisuudet ja radionuklidien vapautuminen (EU) 40 2 YDINJÄTEHUOLTO 42 Palmottu luonnonanalogia (EU) 42 Kallioperän fysikaalisten luonnehtimismenetelmien kehitys ja validointi sekä sovellutus paikkatutkimuksissa, luonnonanalogiatutkimuksissa ja toimintakykyarvioinissa 44

7 Geokemialliset esteet ydinjäteloppusijoitustilassa: FeO-rikkaan ohviinikiven ominaisuudet ja käyttäytyminen 46 Matriisidiffusion tutkimus: todisteita radionuklidien kulkeutumisesta postglasiaalisessa rapautumisprofiilissa (luonnonanalogiatutkimus) 48 DECOVALEXII. Rakoilleen kallion kytketty termo-hydro-mekaniikka 49 Bentoniitin mekaaninen stabiilius loppusijoitusolosuhteissa 50 Loppusijoitustilan ja sen ympäristön geofysikaaliset muutosilmiöt 50 Analyyttiset mallit käytetyn ydinpolttoaineen geologisen loppusijoituksen turvallisuus- ja toimintakykyanalyyseissä 52 Käytetyn polttoaineen kupari-valurautaloppusijoituskapseliselvitykset 53 Loppusijoitettavien voimalaitosjätteiden laadun verifiointi 54 Etämonitoroinnin käyttö ydinmateriaalivalvonnassa 54 5 SÄTEILYNKÄYTTÖ 56 Epäsäännöllisten sädehoitokenttien dosimetria 56 Sädehoidon vertailumittausmenetelmien kehittäminen 57 Konekuvauslaitteiden laadunvarmistus 58 Potilasannos ja kuvanlaatu lasten röntgentutkimuksissa (EU) 60 Säteilyriskin laskenta altistuneissa väestöryhmissä 61 Potilasannos läpivalaisuröntgentutkimuksissa 62 Röntgentutkimusmäärien ja potilasannosten jatkuva seuranta 62 Röntgenlaitteiden suorituskykyselvitykset 63 Torioitujen hitsauspuikkojen säteilyvaikutukset 64 Mittausmenetelmä polonium-210/lyijy-210 -hengitysaltistuksen määrittämiseksi 65 4 LUONNONSÄTEILY 67 Radonkartoitus 67 Radonpitoisuuteen vaikuttavat tekijät 68 Säteilyaltistus työpaikoilla 69 Asuntojen radonlähteet ja kulkeutuminen 70 Asuntojen radontorjunta 71 Radontiivis perustus, kosteuseristys ja ihnanvaihto terveessä talossa 72 Talousveden luonnollinen radioaktiivisuus 73 Talousveden radioaktiivisuuden enimmäisarvot 75 Lyijy 210:n mittaaminen ihmisestä 76

8 STUK-A1 55 Vedenkäsittelymenetelmät luonnon radionuklidien poistamiseksi juomavesistä, TENAWA (EU) 77 Radonriskien arviointi 78 5 VALMIUS JA YMPÄRISTÖVALVONTA Radioekologia 80 Teollisten saasteiden vaikutus radionuklidien jakautumiseen ja kulkeutumiseen pohjoisten metsien aluskasvillisuuteen liittyvissä ekosysteemeissä, EPORA (EU) 80 Itämeren valvonta j a tutkimus 81 Marina-Balt-projekti (EU) 82 Yhteistyö Pietarin V.G. Khlopinin Radium Institutin kanssa 83 Orgaanisten ympäristömyrkkyjen sedimentaatio ja kulkeutuminen 84 AMAP - Arktisten alueiden ympäristön seurantaohjelma 84 ARMARA - Venäjän arktisten merien radioaktiivisuus (EU) 85 Loviisan ja Olkiluodon merialueiden biologinen tarkkailu 86 Metsäympäristön radioekologinen analysointi, LANDSCAPE (EU) 87 Metsäekosysteemin radiocesiumjakauma 88 Säteilymittauksia täydentävät ympäristönäytteiden analyysimenetelmät Väestön säteilyaltistus 89 Väestön cesiummäärät ja sisäiset säteilyannokset 89 Cesiumin biologisen puoliintumisajan riippuvuus iästä 90 Kiovasta vuonna 1986 palanneiden henkilöiden säteilyannosten arviointi 91 Tshernobylin radioaktiivisen laskeuman vaikutusten selvittäminen Brianskin alueella 91 Virtsan tritium- ja strontiumpitoisuuksien määritysten kansainvälinen vertailututkimus 92 Eurooppalaisten kokokehomittaujärjestelmien vertailu- ja kalibrointimittauksia (EU) 92 Kehossa olevien radionukhdien määrittäminen (ICRU) 93 Elintarvikkeiden sisältämistä radionuklideista aiheutuva väestön sisäisten säteilyannosten arviointi (IAEA) 93 Sisäisten kontaminaation monitorointitietojen tulkinta Suomessa (IAEA) 94 Valmius ja laadunvalvonta kokokehomittauksissa (NKS) 94 8

9 Sisäinen säteilyaltistus metsäympäristön elintarvikkeista 95 Sisävesistöt j a kala 95 Kulkeutumisreitin 'Laskeuma - maataloustuotteet' analysointi ja mallintaminen 97 Puun energiakäytöstä aiheutuva säteilyaltistus 98 Eurooppalaisen päätöksenteon tukijärjestelmän (RODOS) täydentäminen (EU) 99 RODOS Käyttäjäryhmä (EU) 100 Automaattisen ilman radioaktiivisuusvalvonta-aseman kehittäminen 101 Säteilymittauksia täydentävät ympäristönäytteiden analyysimenetelmät 102 Plutoniumin nopea havaitseminen ilmasta SÄTEILYN TERVEYSHAITAT Säteilybiologia 104 Ihmissolumallit säteilyn aiheuttaman syövän tutkimuksessa (EU) 104 Säteilyn aiheuttamat perinnölliset muutokset ihmisellä 105 Lymfosyyttien kromosomivauriot radonaltistuksen indikaattoreina 106 Ydinvoimalaitostyöntekijöiden lymfosyyttien epästabiilit ja stabiilit kromosomivauriot 107 Yksilöllinen herkkyys: GST- ja NAT-genotyyppien merkitys kromosomivauriovasteessa 108 Kromosomivaurioiden muodostumiseen vaikuttavat tekijät, FRICA (EU) 108 Sytogeneettisten biomarkkereiden ennustavuus syöpäriskissä (EU) 110 Viron Kiisan säteilyonnettomuuden uhrien kromosomivaurioiden häviämisnopeuden seuranta 110 FISH tekniikka biologisessa dosimetriassa (EU) 111 Säteilyn aiheuttama perimän epävakaisuus (EU) 112 Yksilölliset erot ionisoivan säteilyn aiheuttamassa kromosomivauriovasteessa 113 UV-säteilyn immunosuppressiiviset, karsinogeeniset ja metastaasivaikutukset (SA) 113 In vitro- metodit radiotaajuisen säteilyn (RF) biologisten vaikutusten tutkimuksessa (TEKES) 114

10 6.2. Epidemiologia 116 Huoneilman radonin ja keuhkosyöpävaaraa koskevien eurooppalaisten tutkimusten yhteisanalyysi 116 Ydinvoimalaitostyöntekijöiden syöpävaara 117 Syöpävaara ydinvoimaloiden ympäristössä 118 Baltian maiden Tshernobylin puhdistustyöntekijöiden syöpävaara 118 Tshernobylin laskeuma ja aikuisten leukemian ilmaantuvuus Suomessa 120 Tshernobylin laskeuman aiheuttama sikiöaikainen säteilyaltistus ja leukemiavaara 120 Kosmisen säteilyn aiheuttama syöpävaara lentäjillä 121 Rintasyöpä kosmiselle säteilylle altistuneella lentohenkilöstöllä 121 Tshernobylin laskeuma ja raskauden keskeytykset, keskenmenot ja syntyvyys 123 Matkapuhelimien aiheuttama syöpävaara (TEKES) 123 Juomaveden arseenin ja radioaktiivisten aineiden terveysvaikutukset (SA) 124 Radonin aiheuttamien keuhkosyöpien molekyyliepidemiologinen tutkimus 125 Säteilyn aiheuttamien sekundaarisyöpien molekyyliepidemiologinen tutkimus 126 Downin syndrooma ja lääketieteellinen säteilyaltistus 127 Semipalatinskin ydinkoe-alueen väestön biodosimetria ja mutaatiot minisatediitti DNA:ssa (EU) 128 Juomaveden uraanin munuaistoksisuus (SA) IONISOIMATON SÄTEILY 130 Kädessä pidettävien satelliittimatkapuhelimien EMC ja turvallisuusnäkökohtia (ESA) 130 Magneettikuvauslaitteiden laadunvarmistus 131 Käsimatkapuhelimien ja tukiasemien SAR-mittausten kehittäminen 132 Auringon UV spektroradiometrien detektori-pohjainen kalibrointi 133 Mikroaaltoaltistusjärjestelmien kehittäminen eläin- ja soluviljelmätutkimuksiin (COST bis-projekti) 135 UV-säteilyn vaikutus ihoon (SA) 136 Matkapuhelinten säteilyn terveysvaikutukset (TEKES)

11 1 YDINTURVALLISUUS 1.1. Ydinvoimalaitosten valvonnan kehittäminen Turvallisuuskulttuurin ilmentymät ja niiden mittaaminen 'Turvallisuuskulttuuri'-h&site on määritelty kansainvälisesti hyväksytyllä tavalla IAEA:n raportissa INSAG-4. Määrittelyn selkeydestä huolimatta vallitsevan turvallisuuskulttuurin tason arviointi on vaikeaa, koska sekä käsite että sen tulkintaohjeet perustuvat subjektiivisiin arvioihin. IAEA on kehittänyt ns. ASCOT-kysymyslistan, jonka avulla organisaation turvallisuuskulttuurin tilaa voi tarkastella. Ongelmana on, että tällainen tarkastelu on raskas ja saatavat tulokset kuvaavat pikemmin yksittäisiä vahvuuksia ja heikkouksia kuin turvallisuuskulttuuria kokonaisuutena. Edellä mainituista syistä johtuen mainitun menettelyn käyttö soveltuu huonosti organisaation ohjausvälineeksi. Selvitystyön tavoitteena on luoda turvallisuuskulttuurin arviointimenetelmä, jota voitaisiin käyttää ydinturvallisuuden operatiivisessa johtamisessa. Tämän saavuttamiseksi määritellään turvallisuuskulttuurin mitattavissa olevat ilmentymät ja rakennetaan välineitä niiden arviointiin ja seurantaan. Tutkimus koostuu kolmesta vaiheesta. Tutkimuksen ensimmäisessä vaiheessa perehdytään turvallisuuskulttuurikäsitteeseen ja selvitetään sen arvioinnissa käytettäviä kansainvälisiä menetelmiä ja kehityshankkeita. Tutkimuksen toisessa vaiheessa rakennetaan ja kelpoistetaan kyselylomake, jossa esitetään erilaisia väitteitä turvallisuuskulttuurin ilmentymistä. Lomaketta rakennettaessa turvallisuuskulttuuri-käsitettä tarkastellaan useammasta näkökulmasta lähtien. Tarkasteltavia turvallisuuskulttuurin ilmentymiä ovat mm. sitoutuminen, vastuu ja motivaatio. Tutkimuksen kolmas vaihe koostuu itse kyselystä ja tulosten analysoinnista. Kysely toimeenpannaan sopivasti rajoitetulle määrälle alan ihmisiä. Vastauksista tunnistetaan turvallisuuskulttuurin keskeiset tekijät faktori- 11

12 analyysin avulla. Tunnistettujen faktorien kvalitatiiviseen arviointiin määritellään ankkuroidut käyttäytymisskaalat ja validoidaan näitä muutamien haastattelujen avulla. Tutkimuksesta laaditaan STUK-YTO-TR-sarjan raportti. Tuloksista tiedotetaan tutkimusseminaarissa. Aikataulu: Työ käynnistetään v ja raportoidaan Vastuuhenkilö: Vesa Ruuska Suomessa käytettävien ydinvoimalaitosten käyttötapahtumien tutkintamenetelmien riippumaton arviointi Tutkimuksen tavoitteena vuonna 1998 on saada riippumaton arvio Imatran Voima Oy:n, Teollisuuden Voima Oy:n ja STUKin käyttämien ydinvoimalaitostapahtumien tutkintamenetelmien käyttökelpoisuudesta ja asianmukaisuudesta. Arvion tulosten pohjalta menetelmiä kehitetään edelleen vuosien 1998 ja 1999 aikana ottaen huomioon IAEA:n tutkimusohjelmasta "Coordinated Research Programme on Investigation of Methodologies for Incident Analysis" saatavat tulokset. Arvioinnissa käydään läpi käytettävät menetelmät, arvioidaan niiden käyttökelpoisuus ja esitetään kehitystarpeet. Yhteenvetoraporttia käytetään esitettäessä Suomen osuus IAEA:n tutkimusohjelmassa. Tutkimuksen tuloksena saadaan kattava kansainvälinen vertailu käytettävistä tutkimusmenetelmistä ja tulosten pohjalta voidaan Suomessa käytettävät tutkimusmenetelmät saattaa korkealle kansainväliselle tasolle. 12

13 STUK-YTO-TR-raportti valmistuu v Tarvittaessa järjestetään seminaari. Yhteistyöhanke IAEA:n kanssa. Aikataulu: Riippumaton arvio menetelmistä v.1998 ja menetelmien jatkokehitys Vastuuhenkilö: Pentti Rannila 1.2. Ydinvoimalaitosten rakenteellinen turvallisuus Reaktoripaineastian ja muiden teräsrakenteiden turvallisuus NESC1 (Network for evaluating steel components) -yhteistyö Kansainvälisen yhteistyöverkon avulla on tarkoitus vaihtaa tietoja ja kokemuksia, jotka koskevat rakenteellisten komponenttien eheyden varmistamiseen liittyvien menetelmien arviointia ja kehitystä. Pyrkimyksenä on parhaiden käytäntöjen harmonisointi ja standardisointi. Tuloksia voidaan hyödyntää reaktoripaineastian ainetta rikkomattomissa tarkastuksissa ja turvallisuusanalyysissä. Yhteistyöverkko on käynnistetty englantilaisten ehdottamalla termoshokin tutkimiseen liittyvällä kokeellisella ohjelmalla. Toteutusaikataulu on Koe tehdään pinnoitetulla pyörivällä sylinterillä, jossa on erilaisia säröjä. Osallistuvat organisaatiot tekevät koetta edeltäviä ja niiden jälkeisiä ainettarikkomattomia tarkastuksia ja osallistuvat kokeiden laskennalliseen analysointiin käyttäen oman maansa hyväksymiskriteereitä. Testisylinterin valmistus ja materiaalikarakterisointi on tehty vuosina NDT-tarkastukset on tehty vuoden 1996 alussa. Termoshokkikoe 13

14 on tehty Kokeen jälkeiset NDT-tarkastukset tehdään helmi/maaliskuuhun 1998 mennessä, jonka jälkeen säröt aukaistaan vikojen todellisten mittojen ja kokeen aikaisen kasvun selvittämiseksi. VTT tekee murtumismekaaniset 3D-analyysit tämän jälkeen. Laaditaan STUK-YTO-TR-sarjan raportti Aikataulu: Valmistuu v Vastuuhenkilö: Rainer Rantala BIMET, eri metalliliitosten käyttäytyminen Yleinen tavoite on turvallisuuden parantaminen tieteen ja tekniikan kehittymisen myötä kansainvälistä yhteistyötä hyödyntäen. Yksilöitynä tavoitteena on kaksimetallisaumassa olevan särön luotettava analysointi. Varautuminen mahdollistaa särön nopean analysoinnin. Tuloksia voidaan hyödyntää säröjen ja vikojen hyväksyttävyyden arvioinnissa. Valmistetaan 4-5 putkea, joissa on ferriittisen teräksen ja austeniittisen ruostumattoman teräksen välinen hitsisauma. Halkaisija on 168 mm ja seinämänpaksuus on 22 mm. Kaksi putkea testataan ja kolmesta mitataan jäännösjännitykset ja materiaaliominaisuudet. Ferriittisellä puolella (rpa-teräs) hitsauksen ja päästön lämpövaikutukset kokeneen rakenteen materiaaliominaisuudet muuttuvat kerroksittain sularajasta lähtien. VTT:n osuus vuonna 1998 on paineastiayhteen safe endin ja ruostumattoman teräsputken liitoshitsiä simuloivan monimetallihitsin materiaalikarakterisointi miniatyyrivetosauvoilla ja pienillä murtumismekaniikkakoesauvoilla. Kansainvälisen EUprojektin kokonais-volyymi on mk ja aikataulu EU:n rahoitusosuus on 50 %. STUK-YTO-TR-sarjan raportti. Seminaari Vastuuhenkilö: Rainer Rantala 14

15 Murtumismekaanisten ominaisuuksien määrittäminen korrelaatioiden avulla Yleinen tavoite on painettakantavien laitteiden turvallisuusanalyysien luotettavuuden parantaminen. Tutkimuksessa selvitetään murtumismekaanisten ominaisuuksien määrittämistä korrelaatioiden avulla. Materiaaliominaisuudet voidaan arvioida pienistä sauvoista yksinkertaisilla menetelmillä ja jopa hyödyntämällä vanhoja laadunvalvontatuloksia. Tuloksia voidaan hyödyntää reaktoripaineastian turvallisuusanalyyseissä ja muissa murtumismekaanisissa arvioinneissa. Korrelaatioiden kehittäminen edellyttää teoreettisia pohdiskeluja ja kokeellisen data-aineiston tilastollista käsittelyä, jolla haetaan riippuvuuteen vaikuttavat parametrit ja sopiva funktio kuvaamaan riippuvuutta. Dataaineiston tulee olla suuri ja sisältää erilaisia materiaaleja, jotta myös korrelaation hajonta voidaan selvittää. Murtumismekaaniset kokeet ovat kalliita ja vaikeita suorittaa, joten myös data-aineiston laatua on arvioitava. Joissakin tapauksissa kannatta suorittaa lisäkokeita pienillä sauvoilla itse, mikäli kyseistä sulatusta on saatavissa. Korrelaatioiden kehittäminen edellyttää laajaa kansainvälistä yhteistyötä ja siinä on käytettävä hyväksi kaikkien relevanttien tutkimusten tuloksia. Hyödyllisintä on tulkita tulokset suoraan raakadatasta. Korrelaatioiden kehittäminen vaatii jatkuvaa datan keräämistä luotettavuuden parantamiseksi. Lopullisena pyrkimyksenä on saada korrelaatiolle yleinen kansainvälinen hyväksyminen ja niihin mahdollisesti liittyvän standardin kehittäminen. Laaditaan loppuarvio sarönpysähtymissitkeyden ja iskukokeesta saatavan informaation välisestä korrelaatiosta sekä arvioidaan korrelaatioon perustuvan Kia-määrityksen luotettavuutta ja epävarmuustekijöitä. Korrelaatioon sisällytetään kaikki käytettävissä olevat, mm. NESC- ja AMES-ojelmissa mitatut sekä eri tutkimuslaitoksilta saadun koetulokset. Tämä korrelaatio on saavuttanut maailmanlaajuista mielenkiintoa. Laaditaan yhteenveto KLST-kokoisten iskusauvojen soveltuvuudesta koemateriaalin murtumissitkeyden määrittämiseen korrelaatioiden avulla. Selvitys perustuu AMES- ja CEN/Mol-yhteistyön tuloksena sekä mm. ASTMrn ja ESIS:n vertailukoeohjelmissa saatuihin tuloksiin. 15

16 Arvioidaan käytettävissä olevien tulosten perusteella staattisen ja dynaamisten särönydintymiskokeiden eroavuuksia murtumissitkeyden määrityksessä osana AMES-työryhmän REFEREE-projektia. Täydennetään ja saatetaan päätökseen selvitykset koskien Kic/Ki a - oy korrelaatiota ja COD-kokeen ja Charpy-iskukokeen välistä korrelaatiota. Arvioidaan mahdollisten korrelaatioiden käyttökelpoisuus reaktoripaineastioiden turvallisuusanalyysien kannalta. Tutkimuksen tulokset julkaistaan RAVA-projektin raporteissa ja tuloksista tehdään myös artikkeleita kansainvälisiin julkaisuihin. Tutkimus koostuu neljästä aiheesta, mitkä ovat olleet RAVA-projektissa jo aikaisemminkin. Kolmen tutkimuksen osalta laaditaan loppuarvio ja yhteenveto. Raportoidaan STUK-YTO-TR-sarjassa. Aikataulu: Työ tehdään 1998 ja raportoidaan Vastuuhenkilö: Rainer Rantala Betoniteknilliset tutkimukset Kuituoptisten mittausmenetelmien rakennetekniset sovellutukset vuonna 1998 Tavoitteena on optisten kuitujen soveltaminen betonirakenteiden kunnon valvontaa, painopistealueina lämpötila-, värähtely-, kosteus-, ph ja korroosiomittaukset sekä rakenteiden siirtyminen ja halkeamien seuranta. Tutkimuksen avulla luodaan valmiuksia massiivisten betonirakenteiden rakentamisen ja käytön aikaiseen valvontaan (käytetyn polttoaineen vesiallasvarastointi, keskiaktiivisen jätteen loppusijoitustila, mahdollinen uusi ydinvoimalaitosyksikkö). Lisäksi pyritään selvittämään, onko mahdollista asentaa optisia kuituja nykyisten ydinvoimalaitosten betonirakenteiden, lähinnä suojarakennuksen ja turbiiniperustusten pintaan. 16

17 Tutkimus on jatkoa edellisten vuosien tutkimukselle. Muut tutkimukseen osallistujat ovat IVO-konserni (TVO Teknologiakeskus, IVO Ydintuki, IVO Loviisan voimalaitos ja IVO PE), Kemijoki Oy ja Tielaitos. Kuituoptisten tutkimusten painopisteenä vuonna 1998 tulee olemaan kosteusph- ja korroosiomittaukset, pilotkohteena esim. maapato. Myöskin lämpötilamittausten osalta toteutetaan pilotkohde, joka on Loviisan voimalaitoksen käytetyn polttoaineen varasto 2:n laajennus ja siellä polttoaineen säilytysaltaiden betonin kovettumisen aikaisten lämpötilojen seuranta. Tässä kohteessa tullaan samoilla kuiduilla seuraamaan betonin lämpötiloja myös käytön aikana. Värähtely-, halkeama- ja siirtymämittausten tekemiseksi pyritään löytämään pilotkohteita, joissa voitaisiin soveltaa ns. Braggin hiloihin perustuvaa "pitkää" venymäliuskaa. Samalla selvitettäisiin kuitujen asennusmahdollisuutta valmiiden betonirakenteiden pintaan. Raportoidaan työn valmistuttua STUK-YTO-TR-sarjassa. Aikataulu: Tutkimus on suunniteltu tehtäväksi v Vastuuhenkilö: Heikki Saarikoski Siltojen ja ydinvoimalarakenteiden rakentamiseen, tarkastamiseen ja korjaamiseen liittyvät betoniteknilliset tutkimukset vuonna 1998 Tavoitteena on saada tiedoa ydinvoimalaitosten betonirakenteiden kunnosta ja todettujen vaurioiden korjaukseen kavettavista menetelmistä ja materiaaleista. Betonirakenteiden kunnon arvioimiseksi tarvitaan tarkastus- ja tutkimusmenetelmiä. Tärkeimmät kohteet ovat reaktorin suojarakennus, jäähdytysvesitunnelit ja turpiiniperustukset. Tutkimuksella luodaan myös valmiuksia käyetyn polttoaineen vesiallasvarastojen, keskiaktiivisen jätteen loppusijoitustilojen sekä mahdollisen uuden ydinvoimalaitosyksikön rakentamisen varalle. 17

18 Tutkimus on jatkoa edellisten vuosien tutkimustyölle. STUK osallistuu tällä tutkimuksella osarahoittajana tutkimusprojektiin, jossa muina rahoittajina ovat Tielaitos, Ratahallintokeskus ja Helsingin kaupunki/rakennusvirasto. Vuoden 1998 tutkimuksen tehtävät ovat seuraavat: 1. Pohjoismainen "Beständighet Tösaltade Betongkonstruktioner-tutkimus, jatko vuodelta Betonin kosteusmittauksen kehittäminen jatkuvatoimisilla antureilla, jatko vuodelta Kohdan 2 tutkimukseen liittyvä laitehankinta. 4. Betonin korjausaineiden ja suoja-aineiden koeohjelmien kääntäminen englanniksi. 5. Silko-konsultointi. 6. Osallistuminen OECD/NEA betonirakenteiden vanhenemistyöryhmän työskentelyyn, jatko vuodelta Betoniraudoitteiden asennusvälikkeiden kokeilu. 8. Betonin inhibointi - kirjallisuustutkimus. 9. Liikenteen tärinän vaikutus ruiskubetonin tartuntaan. 10. Betonin rakenteen halkeilu. Osatehtävien 1, 2, 3, 8, 9 ja 10 tuloksia voidaan käyttää hyväksi ydinvoimalaitosten betonirakenteiden kunnonarvioinnissa ja mahdollisissa korjaustöissä. Osatehtävän 6 puitteissa Suomen edustaja osallistuu OECD/NEA:n ydinvoimalaitosten betonirakenteiden vanhenemista käsittelevän työryhmän toimintaan. Osatehtävän 7 tuloksia voidaan käyttää hyväksi, mikäli Suomeen rakennetaan uusi ydinvoimalaitos. Osatehtävät 4 ja 5 ovat lähinnä Tielaitoksen ja Ratahallintokeskuksen tarpeita palvelevia tutkimuksia. Raportoidaan rahoittajien tutkimussarjoissa. Aikataulu: Työt on suunniteltu tehtäväksi v Vastuuhenkilö: Heikki Saarikoski 18

19 Tarkastusmenetelmät NDT-järjestelmien pätevöityksen kehittäminen Kansainvälisten NDT-tarkastusten (Non Destructive Testing, ainettarikkomaton koetus) luotettavuustutkimusten antamat huonohkot tulokset ovat johtaneet vaatimuksiin määräaikaistarkastuksissa käytettävän koko NDTjärjestelmän, ohjeiden ja henkilökunnan pätevöityksestä. Aihe on tällä hetkellä" sekä kansainvälisesti että Suomessa tärkeimpiä, kalleimpia ja vaativimpia NDT-alan kehityshankkeita ja vaatinee huomattavia henkisiä ja aineellisia voimavaroja. Pätevöitys koostuu käytännön kokeista ja teknisistä perusteluista. STUK on asettanut päätöksillään EU:n piirissä toimivan ydinturvallisuusviranomaisten yhteistyöelimen julkaiseman yhteisnäkemysraportin periaatteet määräaikaistarkastuksissa käytettävien NDT-järjestelmien pätevöityksen vähimmäisvaatimustasoksi Suomessa. Pätevöitystä varten tarvitaan asiantunteva ja riippumaton pätevöintielin. Raportti antaa ainoastaan yleisperiaatteet pätevöityksestä, kukin maa kehittää omat kansalliset säännöstönsä. Näin ollen STUKin on kehitettävä oma pätevöityksen valvontakäytäntönsä ja hyväksymiskriteerit. AEA Technology, Inspection Validation Centre (IVC) on kansainvälisesti päteväksi tunnettu organisaatio, joka on pätevöintielimenä huolehtinut mm. englantilaisen Sizewell B-laitoksen määräaikaistarkastusten pätevöinnistä. Pätevöitys on maailmanlaajuisesti ainutlaatuinen. STUK on tehnyt valvontatoimintansa tueksi yhteistyösopimuksen IVC:n kanssa, jolloin on mahdollista saada pikaisesti mm. seuraavanlaista tukea kehitystehtävissä: neuvontaa pätevöitysstrategiaa tai pätevöityksen organisointia koskevissa asioissa pätevöintimenettelyn ja käytännön koetulosten arviointia pätevöintijärjestelmien ja -elinten auditointia pätevöityksen käytännön toteutuksen arviointia ja teknisten perusteluiden laadintaa sekä koekappaleiden suunnittelua ja valmistusta koskevaa neuvontaa pätevöityskäytännön käyttöönottotukea ja -neuvontaa. 19

20 Tulokset otetaan huomioon uutta YVL-ohjetta valmisteltaessa. Aikataulu: V Yhteistyösopimus on tehty aluksi kolmeksi vuodeksi. Sopimusta voi olla tarpeellista jatkaa myöhemmin ainakin vuoteen 2002 asti. Vastuuhenkilö: Olavi Valkeajärvi NDT-tarkastajien toimintatavat diagnostisessa kunnonarvioinnissa Tarkastusten luotettavuustutkimuksissa, kuten kansainvälisessä PISC 3 -projektissa, on käynyt yhä selvemmäksi, että tarkastustekniikoiden ja -laitteiden kehittymisestä huolimatta inhimilliset tekijät vaikuttavat ratkaisevasti tarkastusten luotettavuuteen. Tutkimuksen yleisenä tavoitteena on selvittää ne inhimilliset ja organisatoriset tekijät, jotka vaikuttavat olennaisesti NDT-tarkastusten luotettavuuteen hyödyntämällä ihminen-kone-psykologiassa ja päätösanalyysissa kehitettyjä ja kehitettäviä menetelmiä. Tavoitteena on luoda päätöksenteon näkökulmasta tarkastusten tehtävämalli sekä eritellä tarkastajien toimintatapoja. Tätä analyysia voidaan käyttää hyväksi todennäköisyyspohjaisten tarkastusten luotettavuutta arvioivien mallien antamien tulosten tulkinnassa sekä mahdollisesti itse mallien kehittelyssä. TehtävämaOin perusteella voidaan arvioida tarkastusohjeita. Tarkastustapojen erittelyä voidaan hyödyntää tarkastajien erityiskoulutuksessa. Tutkimuksen ensimmäisessä vaiheessa vuonna 1995 on perehdytty tarkastustyöhön ja sen suoritusedellytyksiin sekä tehty katsaus NDT-tarkastusten inhimillisten tekijöiden ulkomaiseen tutkimukseen (STUK-YTO-TR 103, Kettunen J., Norros L., Inhimillisten ja organisatoristen tekijöiden yhteys NDTtarkastusten luotettavuuteen). Raportin mukaan käsitykset luotettavuuteen vaikuttavista tekijöistä ovat hajanaisia, eikä mikään yksittäinen tekijä selitä tarkastustulosten eroja. Lisäksi on tehty operatiivisessa johtoasemassa olevien NDT-tarkastuksista vastaavien toimihenkilöiden haastattelut. Haastatteluista 20